Menurut
perkiraan para peneliti Jerman dari
Max Planck Society , jaringan kuantum global akan diimplementasikan dalam beberapa tahun mendatang. Kami akan memberi tahu Anda kesulitan apa yang ada.
/ Flickr / mike seyfang / ccApa itu jaringan kuantum?
Jaringan kuantum adalah sistem transmisi data yang bekerja sesuai dengan hukum mekanika kuantum. Dalam jaringan seperti itu, data dipertukarkan menggunakan qubit. Ini adalah foton terpolarisasi yang ditransmisikan melalui saluran komunikasi optik. Untuk menyebarkan jaringan kuantum global yang mencakup seluruh planet, seperti Internet, pengembang dan peneliti harus menyelesaikan sejumlah kesulitan. Misalnya, kesulitan tertentu adalah transmisi foton jarak jauh karena "kerapuhannya". Kita akan membahas lebih lanjut tentang ini dan masalah-masalah lain di kemudian hari, tetapi pertama-tama, mari kita bicara tentang mengapa jaringan kuantum harus dibuat sama sekali.
Bagaimana mereka bisa berguna
Fenomena keterikatan kuantum menghubungkan partikel-partikel kuantum sedemikian rupa sehingga ketika mengukur karakteristik salah satunya, kita secara otomatis mengenali karakteristik yang kedua. Selain itu, koneksi ini tetap ada bahkan pada jarak yang jauh.
Jika Anda membuat koneksi antara dua titik, Anda dapat menghasilkan urutan angka acak di kedua ujungnya. Dalam kriptografi, fitur ini digunakan untuk menghasilkan kunci enkripsi.
Keuntungan lain dari jaringan kuantum adalah ketidakmampuan membaca foton siaran dua kali. Hukum mekanika kuantum melarang "kloning" keadaan partikel cahaya. Saat
mencegat qubit, ia mengubah nilainya. Ternyata ketika Anda mencoba untuk "menguping" pada saluran data, penyerang tidak akan dapat mengekstraksi informasi berharga apa pun. Pada output, mereka mendapatkan satu set angka acak.
Dengan demikian, jaringan kuantum adalah perlindungan kriptografi yang hampir absolut. Hampir absolut, karena para ilmuwan dari Swedia membuktikan bahwa
masih mungkin untuk "menguping" di jaringan semacam itu. Untuk melakukan ini, simulasikan sebuah cipher kuantum. Detektor foton mengabaikan partikel cahaya yang tidak terpolarisasi yang disebut nol. Jika Anda mensimulasikan nol ini pada titik waktu tertentu dan mengirimkannya ke penerima, maka ia akan mempertimbangkan kuantum sinyal (meskipun tidak).
Anda dapat memecahkan masalah, tetapi Anda harus mengubah prinsip-prinsip penerima. Salah satu opsi adalah menambahkan indikator kekuatan sinyal (karena akan berubah dengan intervensi eksternal). Tetapi ini akan meningkatkan biaya pemindaian jaringan kuantum.
Mengapa ini sulit?
"Kerapuhan" qubit, yang membuat komunikasi kuantum dapat diandalkan, juga menimbulkan kerugian. Foton tunggal mengubah keadaan mereka atau hanya diserap oleh media karena gangguan. Karena alasan ini, mungkin sulit
untuk mengirimkan kuantum melalui kabel serat optik pada jarak lebih dari 100 km.
/ Flickr / Alexandre Delbos / CCSekarang jaringan fiber kuantum sedang dibangun menggunakan repeater. Mereka mendekode informasi, menyandikannya lagi dan mengirimkannya ke node lain dalam sebuah rantai. Namun, dengan cara ini, perantara juga mencari tahu isi pesan, yang dapat menyebabkan kebocoran jika salah satu dari mereka dikompromikan. Ada masalah dengan biaya - repeater seperti menggunakan
magnet mahal dan mineral langka .
Penting untuk mempertimbangkan lingkungan di mana jaringan ini akan digunakan. Ada perbedaan yang signifikan antara kondisi laboratorium dan "pertempuran". Di kota, kabel serat optik dipengaruhi oleh perubahan suhu. Ini dapat menyebabkan pergeseran fase foton dan menyebabkan kesalahan dalam pengiriman data.
Untuk memecahkan masalah dengan transmisi jarak jauh akan memungkinkan teleportasi kuantum. Para peneliti dapat secara opsional memperkenalkan dua qubit ke dalam keadaan keterikatan kuantum. Sebuah proyek dari Universitas Teknologi Delft di Belanda
terlibat dalam proyek semacam itu. Para peneliti sedang membangun jaringan kuantum sepuluh kilometer antara kota Delft dan Den Haag.
Teknologi seperti ini masih dalam tahap awal pengembangan. Faktanya adalah mempertahankan “keterhubungan” untuk waktu yang lama adalah sulit karena efek destruktif (disebut
dekoherensi ) yang dimiliki lingkungan pada kuanta. Dimungkinkan untuk mempertahankan status keterikatan kuantum untuk sepersekian detik.
Di mana saya bisa menggunakan jaringan kuantum
Seperti yang telah kami katakan, jaringan kuantum sangat tahan terhadap penyadapan. Oleh karena itu, mereka memungkinkan Anda untuk membangun sistem distribusi kunci kriptografi yang andal. Teknologi seperti itu sudah ada. Misalnya, pada awal tahun, Cina
meluncurkan sistem distribusi kunci kriptografi di mana data ditransmisikan melalui satelit dan sinar laser. Sistem serupa
diusulkan oleh para peneliti Jerman.
Juga, jaringan kuantum
harus mengintegrasikan komputer kuantum ke dalam jaringan. Kelompok mesin kuantum diharapkan untuk mempercepat simulasi fisik dan kimia, misalnya, ketika mengembangkan obat baru.
Ada juga kasus di luar sains, seperti pemungutan suara. Proyek semacam itu dilaksanakan di Swiss - beberapa tahun yang lalu, CERN
membantu mengatur jaringan kuantum untuk pemilihan. Menurut para ahli dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, selain keandalan, jaringan kuantum memungkinkan untuk menerapkan skema pemungutan suara strategis baru yang tidak tersedia saat ini. Misalnya, orang akan dapat memilih bukan satu kandidat, tetapi dua sekaligus (opsi kedua).
Pengembangan jaringan kuantum melibatkan banyak lembaga dan organisasi. Oleh karena itu, semakin banyak proyek seperti itu baru-baru ini muncul. Kami akan menceritakan tentang perkembangan asing dan Rusia di area ini dalam materi kami selanjutnya tentang Habré.
PS Apa lagi yang kami tulis di blog korporat VAS Experts:
PPS Beberapa artikel baru dari blog kami di Habré: